光电设备通过光学涂层局部剥离而实现的精细线金属敷镀的利记博彩app
【专利说明】光电设备通过光学涂层局部剥离而实现的精细线金属敷镀
[0001]本发明是申请日为2011年02月15日、申请号为201180002971.4(PCT/US2011/024857)的中国发明专利“光电设备通过光学涂层局部剥离而实现的精细线金属敷镀”的分案申请。
[0002]相关申请信息
[0003]本申请要求2010年9月3日申请的美国临时专利申请序列号N0.61/379,810的权益，该申请整体地通过参考结合于此。
[0004]本申请还涉及共同转让的于2009年4月21日在先申请的名称为“High-EfficiencySolar Cell Structures and Methods of Manufacture”的申请号为61/171，194的美国临时申请；以及共同转让的于2010年4月21日申请的、名称为“High-Efficiency Solar CellStructures and Methods of Manufacture” 的申请号为PCT/US10/31869的国际专利申请。这些申请每个也整体地通过参考结合于此。本发明的所有方面可与上述申请的公开内容组合地使用。
技术领域
[0005]本发明涉及太阳能电池和其模块。更具体地，本发明涉及用于增加电池效能的改进型太阳能电池结构和制造方法。
【背景技术】
[0006]太阳能电池通过将基本上无限的太阳能转化为可用电能，从而给社会提供广泛的益处。随着其用途增多，某些经济因素变得重要，比如大量的制造和效能(或效率)。
[0007]太阳辐射假定为优先照射太阳能电池的一个表面，通常称之为前侧。为了实现入射光子至电能的高能量转化效率，硅基材内的光子有效吸收是很重要的。这能通过在前侧上的良好的表面纹理和抗反射覆层、以及除了在基材自身之外的所有层内的低寄生性吸收来实现。而且，很重要的是，在电池的背面提供反射层，以改进内部光阱。太阳能电池高效率的另一重要参数是利用金属电极对前表面的遮蔽。总之，优化的金属栅格需要金属结构的遮蔽和金属结构的电阻之间的损失权衡。太阳能电池效能的这种优化要求格栅具有非常窄的指状物，并且这些指状物之间的距离很短，所述指状物应当具有高的导电率。形成这种结构的一种实践方法是本发明的主题。
[0008]太阳能电池的生产可使用例如丝网印刷技术，以在前表面上印刷电极。银膏能印刷在氮化硅抗反射涂层上，并且在高温过程中穿过涂层进行烧结。这是短暂的过程;然而，由于在印刷膏中使用了数个非金属部件，这种方法的某些内在性质包括超过50μπι(通常大约ΙΟΟμπι)的相对宽的线宽和金属栅格的相当低的线导电率。而且，烧结过程导致金属膏成分渗透穿过抗反射层而进入基材(其中在基材中出现增加的重新组合)内。对于以下两种情况均是如此，其中对前部结器件而言，ρη结会由于空间电荷区域的不利渗透而严重受损，以及对背部结器件而言，前表面重新组合会增加并且显著降低背部结发射器的集合效率。
【发明内容】
[0009]本发明克服了现有技术的缺点，并且提供了另外的优点，其在一个方面涉及一种将金属栅格触点和介电图案形成到需要导电触点的层上的方法，其包括在所述层上形成金属膜;在金属膜上形成抗蚀刻图案;蚀刻金属膜，进而使抗蚀刻图案以及在抗蚀刻图案之下的金属栅格触点图案保持原样，同时暴露所述层的其他部分;在抗蚀刻图案和所述层的暴露部分上形成介电层；以及移除抗蚀刻图案和在抗蚀刻图案上方的介电部分，从而在需要导电触点的层上留下大致共面的金属栅格触点和介电图案。
[0010]需要导电触点的层可以包括光电设备的一部分。金属栅格触点图案可形成太阳能电池的前部和/背部触点电极;并且介电层可以是太阳能电池的光学抗反射层或光学反射层。需要导电触点的层可以是提供其自身钝化作用的多功能层，以使得在介电层中基本上不需要钝化。
[0011]在一个方面，抗蚀刻图案能通过使用例如喷墨或丝网印刷而直写和原位固化所述抗蚀刻图案而形成。
[0012]激光可用来在介电层中选择性地开孔，从而便于抗蚀刻图案的所述移除;抗蚀刻图案和介电层的原位热处理可用来形成孔、裂纹和/或其他缺陷，从而便于抗蚀刻图案的所述移除;抗蚀刻图案可通过暴露至被吸收入抗蚀刻图案材料内的液体而被“膨胀”，以实现图案材料的体积和面积的增大，进而起作用来使穿过介电层的开口发生断裂，从而便于抗蚀刻图案的所述移除;和/或抗蚀刻图案材料的体积膨胀，连同掩模材料和介电层的随后剥离，一起被使用。
[0013]而且，通过本发明的技术可实现另外的特点和优点。本发明的其他实施例和方面在这里详细描述，并且视为是所声明发明的一部分。
【附图说明】
[0014]关于本发明的主题在说明书结论部分处的权利要求中特别指出和清楚地声明。本发明的前述和其他目标、特点和优点从下面结合附图的详细描述中很明显，在附图中:
[0015]图1A-1B是根据本发明各个方面的、示例性太阳能电池在制造期间的局部横截视图；
[0016]图2A-2D是根据本发明各个方面的、示例性太阳能电池在制造期间的局部横截视图；
[0017]图3A-3D是根据本发明各个方面的、示例性太阳能电池在制造期间的局部横截视图；
[0018]图4A-4J是根据本发明各个方面的、示例性太阳能电池在制造期间的局部横截视图；
[0019]图5A-5E是根据本发明各个方面的、示例性太阳能电池在制造期间的局部横截视图；以及
[0020]图6是根据本发明的、具有需要电触点的多功能层的太阳能电池的局部横截视图。【具体实施方式】
[0021]本发明能应用于很多种的太阳能电池结构。下面的描述示出了本发明的示例性实施例(其中相同的参考标号用来标识相似的元件)。本发明不限于这些描述的实施例。
[0022]根据本方面的一个实施例，在图1A-B中公开了一种太阳能电池10的改进结构，以及用于太阳能电池10的前侧和/或背侧金属敷镀的方法。所得到的金属敷镀线14的最终线宽可在50μπι或更小的量级，并且前侧的金属总表面覆盖率可以是大约7%或更小。
[0023]图1A示出用于高效太阳能电池10的优化后的前侧触点结构。介电涂层，例如抗反射涂层12，覆盖着在整个表面(除了金属触点14(例如线或其他适合结构)下面之外)上方的底层基材11。类似的结构也可用作高效太阳能电池的背侧触点。在这种情况下，涂层12可用作反射层。
[0024]如图1B所示，金属触点14能用作将电极开始电镀至期望厚度的种子层。薄金属触点14随后能被电镀14’至所需厚度，以获得更高的导电率。用于累积或增加线导电率的电镀(其提供直到约100-300nm量级的金属层厚度)，可能够用来提供足够的均匀性。
[0025]参照图2A-2D的局部横截面，在电池20上获得这种触点能使用其中光敏抗蚀体23沉积于基材21上的剥离工艺(lift-off process)来实现。基材能由介电涂层比如抗反射涂层(ARC)22来覆盖，如图2A所示。抗蚀体可部分地曝露至紫外线并显影，并产生在微米范围内良好限定的抗蚀体结构。这个抗蚀体结构可允许例如ARC 22由酸进行选择性地蚀刻，产生如图2B所示的结构。薄金属膜24可沉积到这种结构的抗蚀体和基材上，所述金属薄膜24